(57)【要約】  【課題】  本発明の目的は、不要ガスやダストの分子がシュラウド表面に付着することを防止できるとともに、付着物除去のメンテ作業性を改善した分子線エピタキシー装置を提供することである。  【解決手段】  本発明の分子線エピタキシー装置１０１は、成膜室である真空チャンバ２と、その内部に配置された、真空チャンバ２の内壁の形状に合わせて設けられたシュラウド３と、被処理基板４を保持し、内蔵した加熱装置で被処理基板４を加熱するマニピュレータ５と、成膜材料を収容した蒸発るつぼを有する複数個の分子線セル６と、シュラウド３に近接配置された本発明の特徴である分子吸着手段１０２とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバの内壁の周りに設けられたシュラウドを備える分子線エピタキシー装置において、前記シュラウドに前記真空チャンバ内の不要ガスやダストの分子を吸着する分子吸着手段を配置したことを特徴とする分子線エピタキシー装置。
【請求項２】
前記分子吸着手段は、前記シュラウドに熱伝導性良く接触させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項３】
前記分子吸着手段は、前記シュラウドの壁面に沿った形状をし、かつ、表面に多数の小穴を設けた金属製の薄型容器と、その内部に収納した吸着剤とで構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項４】
前記薄型容器内の吸着剤は、粒状であることを特徴とする請求項３に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項５】
前記薄型容器内の吸着剤に、さらに金属粒を混合したことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項６】
前記分子吸着手段は、前記シュラウドの壁面に沿った形状をし、かつ、多数の貫通穴を設けた、吸着剤を主成分とする薄板状成型体であることを特徴とする請求項１に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項７】
前記薄板状成型体に、さらに金属箔を配合したことを特徴とする請求項６に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項８】
前記薄板状成型体は、ハニカム形状であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項９】
前記分子吸着手段は、前記シュラウドの壁面に沿った形状をした、繊維状の吸着剤で成る網状シートであることを特徴とする請求項１に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項１０】
前記網状シートに、さらに金属繊維を織り込んだことを特徴とする請求項９に記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項１１】
前記吸着剤は、活性炭または活性アルミナであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の分子線エピタキシー装置。
【請求項１２】
前記分子吸着手段は、少なくとも、前記シュラウドに形成した挿通孔を通して配置された分子線セルの開口部の上方周辺に配置したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の分子線エピタキシー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバの内壁の周りに設けられ、内部に液体窒素などの冷却媒体を入れて真空チャンバ内を冷却するシュラウドを備えた分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分子線エピタキシー装置の一例の要部縦断面図を図９に示す。
【０００３】
従来の分子線エピタキシー装置１は、成膜室である真空チャンバ２と、その内部に配置された、真空チャンバ２の内壁の形状に合わせて設けられたシュラウド３と、被処理基板４を保持し、内蔵した加熱装置（図示せず）で被処理基板４を加熱するマニピュレータ５と、成膜材料を収容した蒸発るつぼ（図示せず）を有する複数個の分子線セル６とを備えている。
【０００４】
尚、図には、１つの分子線セル６のみを図示しているが、実際には真空チャンバ２底部には複数の分子線セル６が取り付けられており、各分子線セル６はシュラウド３に形成した挿通孔７を通して、その開口部６ａを被処理基板４に向けて、被処理基板４から等距離となるように配置されている。そして、分子線セル６の開口部６ａはシュラウド３の内側に飛び出した格好となっている。
【０００５】
ここで、シュラウド３は、その内部に冷却媒体としての液体窒素を入れ、真空チャンバ２内部を冷却する。
【０００６】
尚、シュラウド３で真空チャンバ２内部を冷却する理由は、成膜材料の種類により使用温度は異なるが、成膜のための分子線を放射する分子線セル６は通常、３００〜１２００℃程度の高温で使用されるため、シュラウド３で冷却しないと真空チャンバ２内部の温度が上昇しガス放出が起こり超高真空を得ることができなくなるからである。
【０００７】
また、シュラウド３表面は、液体窒素により極低温（−１９０℃程度）となるため、強い分子吸着力がある低温部分に不要ガスやダストの分子８を付着させると言う作用も有している。
【０００８】
即ち、シュラウド３は、真空チャンバ２内部を冷却する役目と、真空チャンバ２内の不要ガスやダストの分子８を極低温の表面に付着させ、被処理基板４に到達するのを防ぐと言う２つの役目を果たしている。
【０００９】
ところが、このようにシュラウド３は、その表面に不要ガスやダストの分子８を付着させるため、成膜作業の進行に伴い、付着物９は徐々に大きく成長して行き、ある一定の大きさ以上になるとその自重によりシュラウド３表面から剥離して落下することがあった。そして、万一、その付着物９が分子線セル６の開口部６ａに落下すると、その後の成膜作業で被処理基板４に形成される膜質を悪化させることになった。
【００１０】
このため、これに対して図１０に示すように、シュラウド３表面の一部に凹凸部３ａを設けて表面積を増大させて、シュラウド３表面に付着する分子８の付着密度を低下させ、付着物９の厚さが厚くなることを抑制する構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。  
【特許文献１】特開２０００−４４３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このようにシュラウド３表面の一部に凹凸部３ａを設けるだけでは、表面積の増大量に限界があり、シュラウド３表面に付着する分子８の付着密度を十分に低下させることができなかった。
【００１２】
また、シュラウド３表面そのものを凹凸部３ａとするため、付着物９の除去作業に際し、シュラウド３を装置本体から取り外す必要がありメンテ作業が大掛かりなものとなった。
【００１３】
本発明の目的は、不要ガスやダストの分子がシュラウド表面に付着することを防止できるとともに、付着物除去のメンテ作業性を改善した分子線エピタキシー装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の分子線エピタキシー装置は、真空チャンバの内壁の周りに設けられたシュラウドを備える分子線エピタキシー装置において、シュラウドに真空チャンバ内の不要ガスやダストの分子を吸着する分子吸着手段を配置したことを特徴とする分子線エピタキシー装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の分子線エピタキシー装置によれば、吸着剤を含む分子吸着手段をシュラウドに配置し、吸着剤で不要ガスやダストの分子のほとんどを素早く吸着するため、シュラウド表面に不要ガスやダストの分子が付着することを防止できる。
【００１６】
また、吸着剤は、不要ガスやダストの分子をその細孔への吸着力で強固に保持するため付着物が成長しても自重程度では落下させることがない。
【００１７】
また、分子吸着手段は、シュラウドと別体であり、シュラウドに着脱容易に取り付けることで付着物除去に際し、装置本体からシュラウドを取り外す必要がなくメンテ作業性が良い。
【００１８】
また、分子吸着手段は、シュラウドとは別に作製するため、さらに表面積を増大させることを目的に、例えば、ハニカム形状の薄板状成型体としたり、軽量で取扱い易く吸着速度に優れた繊維状吸着剤で成る網状シートにしたりすることができ、その形態において様々なバリエーションが採用可能となる。
【００１９】
また、分子吸着手段は、熱伝導性を良くするためシュラウドに接触させて配置したり、外部を金属製としたりすることや、あるいは、熱容量を低減するため薄板状成型体にしたり、多数の穴を設けたりすることで、シュラウドからの熱伝導を良好にして、低温での強い分子吸着力を維持できる。
【００２０】
また、熱伝導性の良い金属粒や金属繊維などを吸着剤に混ぜることで、分子吸着手段内部の熱伝導性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、不要ガスやダストの分子がシュラウド表面に付着することを防止すると言う目的を、シュラウドに不要ガスやダストの分子を吸着する分子吸着手段を配置することで実現した。
【実施例】
【００２２】
本発明の分子線エピタキシー装置の一例を図１に示す。尚、図１は分子線エピタキシー装置の要部縦断面図および部分拡大断面図である。また、図９，図１０と同一部分には同一符号を付す。
【００２３】
本発明の分子線エピタキシー装置１０１は、成膜室である真空チャンバ２と、その内部に配置された、真空チャンバ２の内壁の形状に合わせて設けられたシュラウド３と、被処理基板４を保持し、内蔵した加熱装置（図示せず）で被処理基板４を加熱するマニピュレータ５と、成膜材料を収容した蒸発るつぼ（図示せず）を有する複数個の分子線セル６と、シュラウド３に配置された本発明の特徴である分子吸着手段１０２とを備えている。
【００２４】
尚、図には、１つの分子線セル６のみを図示しているが、実際には真空チャンバ２底部には複数の分子線セル６が取り付けられており、各分子線セル６はシュラウド３に形成した挿通孔７を通して、その開口部６ａを被処理基板４に向けて、被処理基板４から等距離となるように配置されている。そして、分子線セル６の開口部６ａはシュラウド３の内側に飛び出した格好となっている。
【００２５】
ここで、シュラウド３は、その内部に冷却媒体としての液体窒素を入れ、真空チャンバ２内部を冷却する。
【００２６】
尚、シュラウド３で真空チャンバ２内部を冷却する理由は、成膜材料の種類により使用温度は異なるが、成膜のための分子線を放射する分子線セル６は通常、３００〜１２００℃程度の高温で使用されるため、シュラウド３で冷却しないと真空チャンバ２内部の温度が上昇しガス放出が起こり超高真空を得ることができなくなるからである。
【００２７】
また、シュラウド３表面は、液体窒素により極低温（−１９０℃程度）となるため、強い分子吸着力がある低温部分に不要ガスやダストの分子８を付着させると言う作用も有している。
【００２８】
即ち、シュラウド３は、真空チャンバ２内部を冷却する役目と、真空チャンバ２内の不要ガスやダストの分子８を極低温の表面に付着させ、被処理基板４に到達するのを防ぐと言う２つの役目を果たしている。
【００２９】
しかし、シュラウド３表面に付着した分子８が成長すると自重で剥離して分子線セル６内に落下するおそれがあるため、本発明の分子線エピタキシー装置１０１には分子吸着手段１０２が備えられている。以下、分子吸着手段１０２について詳述する。      
【００３０】
分子吸着手段１０２は、シュラウド３の内側面に沿った形状をした金属製の薄型容器１０３と、その内部に収納した吸着剤である活性炭粒子１０４とで構成されている。
【００３１】
そして、金属製の薄型容器１０３の表面には活性炭粒子１０４の直径より小さい直径の多数の小穴１０３ａが設けられており、この多数の小穴１０３ａを通して不要ガスやダストの分子８を活性炭粒子１０４で吸着するようになっている。
【００３２】
また、薄型容器１０３は、簡単なネジ止めなどの着脱容易な方法で、シュラウド３内側面に熱伝導性良く接触させて取り付けられている。
【００３３】
ここで、活性炭粒子１０４の細孔の表面積は十分大きく、不要ガスやダストの分子８のほとんどを素早く吸着できるとともに、その吸着効果はかなりの時間持続できる。
【００３４】
尚、薄型容器１０３の内部に収納する活性炭の形態は、特に粒状に限るものではないが、容器に収納する形態においては、収納や取出しなどの際の取扱いがしやすく、表面積が大きい粒状が好適である。  
【００３５】
また、活性炭粒子１０４は、不要ガスやダストの分子８をその細孔への吸着力で強固に保持し、付着物９がある程度の大きさに成長した場合でも、自重程度では落下させることがない。
【００３６】
また、分子吸着手段１０２に付着した付着物９を除去する場合は、先ず、シュラウド３から分子吸着手段１０２だけを取り外す。そして、金属製の薄型容器１０３に付着した付着物９は化学洗浄などで除去し、活性炭粒子１０４は薄型容器１０３から取り出して所定の高温処理などを施すことで再利用可能となる。
【００３７】
尚、上記の例では、分子吸着手段１０２をシュラウド３の内側面にのみ配置することで説明したが、図２に示すように、吸着効率および吸着効果持続時間を向上させるためにシュラウド３の外側面にも配置してもよい。
【００３８】
また反対に、図３に示すように、付着物９が分子線セル６内に落下することを防止するという観点から、分子吸着手段１０２を分子線セル６の開口部６ａの上方周辺にのみ配置するようにしてもよい。
【００３９】
また、図４に示すように、薄型容器１０３内の活性炭粒子１０４に、熱伝導性の良い金属粒１０５を混合すると、分子吸着手段１０２内部の熱伝導性を向上させることができて好適である。
【００４０】
また、上記の例では、分子吸着手段１０２を金属製の薄型容器１０３と、その内部に収納した活性炭粒子１０４とで構成することで説明したが、特にこれに限るものではなく、他の構成として、図５に示すように、分子吸着手段を、活性炭を主成分とした薄板状成型体１０６として、金属製容器などに収納せずに直接、シュラウド３に接触させて配置するようにしてもよい。この場合、熱容量を小さくするために、薄板状成型体１０６の厚さはできるだけ薄くするとともに多数の貫通穴１０６ａを設けると、２次的効果として表面積の増大化と薄板状成型体１０６の軽量化が同時に図れて良い。
【００４１】
但し、多数の貫通穴１０６ａを設けると機械的強度が低下するおそれがあるためハニカム形状にすると機械的強度を維持しながら、表面積の増大化、軽量化および優れた熱効率が得られて良い。
【００４２】
また、この構成の場合、図６に示すように、薄板状成型体１０６に、活性炭に加えて、粒状よりも表面積が大きく熱伝導性の良い金属箔１０７を配合すると、薄板状成型体１０６内部の熱伝導性を向上させることができて好適である。
【００４３】
また、さらに他の構成として、図７に示すように、分子吸着手段を、シュラウド３の壁面に沿った形状をした、繊維状活性炭１０８ａで成る網状シート１０８とし、金属製容器などに収納せずに直接、シュラウド３に接触させて配置するようにしてもよい。この場合、繊維状活性炭１０８ａを適度な粗さのメッシュ状に編んでおくと表面積を増大させ、かつ、熱容量を小さくできて良い。また、繊維状活性炭１０８ａは、優れた吸着速度を有しているとともに、シュラウド３の曲面にフレキシブルに沿って配置できて良い。
【００４４】
また、この構成の場合、図８に示すように、網状シート１０８に、繊維状活性炭１０８ａに加えて、金属繊維１０９を織り込むと、網状シート１０８内部の熱伝導性を向上させることができて好適である。
【００４５】
また、上記の例では、吸着剤として活性炭を用いて説明したが、特にこれに限るものではなく、活性アルミナなど耐熱性を有する吸着剤であれば何でもよい。
【００４６】
また、上記の例では、熱伝導性を良くするために分子吸着手段１０２をシュラウド３に接触させて配置するようにしたが、必ずしも接触させて配置する必要はなく、低温での強い分子吸着力は望めないが、若干、離間させて配置した場合であっても、吸着剤の表面積の大きさによる吸着効果は十分期待できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
不要ガスやダストの分子がシュラウド表面に付着することを防止した分子線エピタキシー装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の分子線エピタキシー装置の一例の要部縦断面図および部分拡大断面図
【図２】本発明の分子線エピタキシー装置における分子吸着手段の配置例の要部縦断面図
【図３】本発明の分子線エピタキシー装置における分子吸着手段の他の配置例の要部縦断面図
【図４】本発明の分子線エピタキシー装置の要部縦断面図および分子吸着手段の部分拡大断面図
【図５】本発明の分子線エピタキシー装置の要部縦断面図および分子吸着手段の他の構成の部分拡大斜視図
【図６】分子吸着手段の他の構成の部分斜視図および部分拡大斜視図
【図７】本発明の分子線エピタキシー装置の要部縦断面図および分子吸着手段の他の構成の部分拡大斜視図
【図８】分子吸着手段のさらに他の構成の部分斜視図および部分拡大斜視図
【図９】従来の分子線エピタキシー装置の一例の要部縦断面図
【図１０】従来の分子線エピタキシー装置の他の構成の要部縦断面図
【符号の説明】
【００４９】
１    従来の分子線エピタキシー装置
２    真空チャンバ
３    シュラウド
３ａ    シュラウド表面の凹凸部
４    被処理基板
５    マニピュレータ
６    分子線セル
６ａ    開口部
７    挿通孔
８    不要ガスやダストの分子
９    付着物
１０１    本発明の分子線エピタキシー装置
１０２    分子吸着手段
１０３    金属製の薄型容器
１０３ａ    薄型容器の小穴
１０４    活性炭粒子
１０５    金属粒
１０６    薄板状成型体
１０６ａ    貫通穴
１０７    金属箔    
１０８    網状シート
１０８ａ    繊維状活性炭
１０９    金属繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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